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基于C A D 软件平台箱体类零件特征建模与编码
Jun 27, 2013  来源:  作者:天津大学机械工程学院 高举红 徐燕申

1 引言

 

     在CAD/ CAPP 集成系统中, 箱体类零件加工特征的信息描述好坏直接影响系统的顺畅运作

     在成组技术中, 从结构和工艺相似的角度将零件进行分类编码,以简化和优化的手段使零件有序化、信息化。国内一些专家相继研究出柔性编码系统, 强调编码系统码位的柔性, 使其编码系统具有多段式、多层次、柔性化的特点, 但在某些方面增加了识别的繁琐性。在当今计算机技术飞速发展中, 计算机处理信息的能力有了大幅度的提高, 特别是对数字和字符串的无异识别, 使得在特征信息的处理上既可应用编码的简单、直观性, 又可综合语义说明全面、易读地描述零件特征信息。因此本文基于Aut o CA D 软件包开发的新一代特征造型系统MD T (Me e ha n ie a l D e sk T0 p )微机软件平台环境下, 针对箱体类零件在加工特征信息描述上处理成语义描述与编码相结合的表达形式, 应用M D T 开放式体系结构研究开发了计算机辅助特征编码系统, 并切实在开发的CAD/ CAPP 系统中得到良好的运用。信息如零件名称、编号、设计等以及技术要求、材料、热处理等其它用户需求信息。

 

     第二层: 方位层箱体类零件采用方向描述的方法。

 

     零件上有待加工特征的型面叫方位面, 以特征所在方位面的方向矢量作为零件特征的定位描述方向。通过对零件特征方位面的编码, 在工艺规划中计算机可以很方便地识别出加工特征的具体方位, 进刀方向以及易于选择工作台的类型(固定式或可转位式)等。

 

     在提取零件特征时会自动生成特征的方向矢量 (cosa cosβ,cosγ) ,其中cosa cosβ、cosγ分别表示某一特征所在方位面的法向矢量与X 轴、Y 轴、z 轴的夹角余弦。所以零件特征的方位面可用它的法向矢量与投影在坐标系坐标平面的方向余弦来表示, 见表1

 

 

     第三层: 特征层  从加工角度看, 箱体类零件形状特征分为基本特征和复合特征。所谓基本特征是单一的、连续的、相对独立的简单几何形状, 与其他特征信息无相互位置与连接次序的拓扑关系, 描述的是零件的基本几何型面(诸如直孔、螺纹孔、槽、凸台等) ; 复合特征从形式上看是基本特征的组合, 体现了各个基本特征之间相互位置关系与连接次序的拓扑关系, 但从制定加工工艺时的易加工性方面(与刀具形状、路径的映射关系)考虑的特征类型, 易加工性指的是保证尺寸和位置精度下的快捷加工, 从总体来看是基本特征在功能、结构与工艺特点上的有机结合。如图l1

 

     第四层: 信息层描述特征属性的特征参数和特征要素, 指的是几何信息、工艺信息、拓扑信息等

 

3 计算机辅助箱体类零件编码系统的实现

 

     3. 1 特征识别与提取

 

     特征数据模型包括描述特征的全部信息, 即特征自身数据信息(特征本身几何尺寸、定位坐标、工艺特性、精度、粗糙度等)和表示特征之间相互关联的拓扑信息(关联尺寸、位置公差等)。特征的几何尺寸、坐标数据提取完全依赖于CAD 系统底层数据结构的开放程度。通过标准文件格式接口直接访问、自动交换所有相关信息。而特征工艺信息是通过人机交互界面添加到相应的特征项中。

 

 

 

     有相关信息。而特征工艺信息是通过人机交互界面添加到相应的特征项中。

 

     特征信息识别系统是在面向对象框架语言的基础上开发的特征描述语言, 自动生成特征描述框架, 填充有关的槽值。特征描述信息的提取是通过特征描述器 (Fe at u re n e s e p to rs )进行的。

 

     M D T 提供了强大的A PI 函数来进行特征及其参数的识别与提取。最直接的方法是在开发的程序中调用MD T APx 函数a m iG e tPa rt Fe a ts () (特征的识别与提取)a G e tFe at Pa r a m s () (特征参数的识别与提取)

 

    形状特征识别和提取模块程序由vi sua l C + + 结合M D T API 函数写成。

 

     该程序段主要由接口程序和主程序组成。在主程序中, 可调人M D T 类库中的用于识别和提取特征的API 函数(如图2 所示) , 接口程序的作用是把M D T 环境和vi su al C + 十程序开发环境连接起来, 利用Mie ro soft V isu a l C + + MFC 类库的可视化工具, 建立可在M D T 环境中运行的人机接口界面,如各种信息输人对话框。

 

     零件特征识别算法描述:

 

      1) 选择零件, 获取零件Ke y , 建立零件对象cPa

      2) 交互输人零件管理信息;

      3) 按一定的顺序选择加工特征, 用鼠标逐个拾取相应的型面, 获取特征Key , 建立特征对

      4) 获取形状特征信息, 包括特征名称、类型、特征的基本控制参数、特征定位信息、特征终止信息等;

      5) 交互输人特征工艺信息, 与几何形状特征信息一起存储到表示该特征的统一的数据结构中;

      6) 重复步骤3 5 , 直到取完所有的特征。

 

      3. 2特征编码规则制定

 

      根据上述层次划分, 结合M D T 软件环境底层数据结构的开放程度, 将箱体类零件的基本特性归类制定为10 位码, 由方位码、类型码、工艺码三个码段组成, 其编码结构如图3 所示。

 

      其中特征拾取时自动生成特征编码为头

 

      4 位码“ X X X X  1 位为方位编码; 2 位为类型码, = 1 , = O; 3 位为类别码,直孔= 1 , 沉头孔= 2 , 倒角孔= 3 , 凸台= 4 , = 5 , 平面= 6 , 矩形阵列= 7 ,圆形阵列= 8 ; 4 位为螺纹标识码= 8 ” 。

 

 

 

     进行产生式规则处理, 从而实现CADI CAP 系统集成。

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